不可展曲面微机展开系统与曲面片可展性能的分析

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1、查j!查堂婴生堡壅苎二兰!!童度和经济效益，这在生产实际中有着重要的意义。目前，随着微机性能价格比的提高及相关软件的改善，微机CAD工作已经在各个领域得到广泛的应用，因此研制工程曲面的微机展开系统显得势在必行。本系统在强调实用特点的同时，考虑了钣金制件的参数化设计，使系统具有较大的灵活性和通用性，本系统的研究对实现钣金制品的计算机辅助设计与制造具有一定的意义。工程曲面中，相当一部分属于不可展曲面，不可展曲面的近似展开在工业中有着广泛的应用，诸如汽车、飞机、船舶制造、化工和石油设备等。在现场，一般采用首

2、先近似法展开、再增加足够的余量，然后压制成型，最后进行修型的方法，为保证工件的大小，一般样板留有较大余量(达到相关尺寸的2％左右，面积达4％左右)，所以不可展曲面的近似展开精度的研究及误差的分析，对提高展开样板的生产精度，对于节约原材料(尤其是贵重金属)、节省修型工时、提高劳动生产率都有很实际的意义¨1。同时，不可展曲面的数学模型的建立及工程曲面近似展开的误差分析工作也对丰富工程图学的理论研究具有一定的理论价值。1．2工程曲面微机展开系统及近似展开理论研究的发展1．2．1工程曲面展开系统的发展介绍曲面

3、展开的理论与实践起源于生产实际的需要，发展于几何学、金属压力加工等理论的不断丰富及生产条件的不断改善。经过长期实践，人们总结出了平行线法、放射线法和三角线法三种典型的图解展开法。图解法是根据展开原理得到的，它具有作图简捷、直观等优点，是目前钣金展开类书籍中介绍的主要方法。然而迄今现场中沿用的下料图解法，既繁琐费力，又产生较大误差，难以适应大型构件的放样。随着计算技术的发展，人们研究了解析法，用解析计算辅助图解，甚至直接用数学方程来描述展开图的轮廓曲线，从而减小了绘图误差，改善了生产工艺，但是此法往往计

4、算冗繁。七十年代以来，随着电脑不断简便化、袖珍化和廉价化，为现场实现电算数学放样及数控切割提供了多种类型的硬件器具，于是出现了电算法，根据制件的有关条件，通过运算处理绘制展开图形或直接下料。这种方法具有准确度高的优2东北大学硕l‘论文第一章0I苦点，既消除了绘图误差，又大大提高了计算效率，目前为许多企业广泛采用。随着计算机技术的应用，传统的设计方法已经受到很大的冲击，在欧美一些国家，由于计算机技术发展的较快，在微机上开发的小型CAD系统已经出现。我国七十年代中期才开始CAD研究工作，近十年来有了较快的

5、发展，钣金展开工作也逐渐引进CAD这项新技术。1．2．2CAD技术的发展简述及在钣金系统的应用CAD是指利用计算机技术完成设计过程的信息检索、分析、计算、综合、修改及文件编制工作。CAD技术开始于六十年代，1963年美国麻省理工学院(MIT)24岁的研究生I．E．Sutherland首次提出CAD的术语与概念，他在美国计算机联合会的年会上发表《SKETCHPAD—A，一种人机对话系统》，介绍了一个能在lO—15分钟内完成手工通常数周时问才能完成的设计工作的系统，从而实现了从概念设计到生产设计的过程。一

6、些大公司立即投入CAD实用系统的开发研究。美国通用汽车公司为汽车外形设计开发DAC一1系统(DesignAugmentedComputer一1)，用以分析和综合车身的三维曲线设计。美国洛克希德航空公司开发了飞机设计cGAD脒系统，具有强调分析、绘图和数控编程等功能。但是CAD技术到了八十年代才得到很大的发展，并首次实现了尺寸驱动的几何设计，为cAM的发展提供了极大的便利。目前，cAD功能更为完善，几何建模技术已经得到很大的发展，基于特征的参数化、变量化建模技术已经得到应用，除绘图及其编辑功能更为强大、

7、2D视图3D视图模型之间自动相关外，设计分析与计算能力也得到很大提高，同时与数据库直接相关，有很强的事后处理能力。计算机辅助设计技术的广泛应用，彻底打破了传统的设计方法，是设计领域的一次革命。由于CAD技术具有加速产品的设计过程，提高产品的质量和可靠性，易于修改等特点，使企业适应当今市场多品种小批量的需求，因此集成CAD系统开始商业化，CAD的应用也就迅猛发展，市场十分繁荣。目前CAD产品种类繁多，有基于工作站的，但占主导地位的还是基于微机的CAD软件，其中，作为通用型的微机CAD软件，值得一提的是A

8、utoCAD。——j塑!盔兰堡!堡塞笙二童!!童美国Autodesk公司自1982年12月开始推出AutoCAD版本后，十多年来版本不断更新，并从简易二维绘图发展到目前已集真三维设计、真实感显示及通用数据库管理于一体、用户界面友好、可开发性强的版本，加之Designer、Surf、Vision及AME等功能模块，使其成为CAD领域中唯一能够大批量提供最佳价值解决方案的软件供应商。进入90年代，CAD的发展呈现出如下趋势：．CAD的硬件支撑己从工作站扩展到